《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》課件-6.換熱設(shè)備

《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》換熱設(shè)備目錄6.3傳熱強(qiáng)化技術(shù)6.2換熱設(shè)備的分類及其特點(diǎn)6.1換熱設(shè)備換熱設(shè)備：是一種實(shí)現(xiàn)物料之間(兩種或兩種以上流體間、一種流體一種固體間、固體粒子間或者熱接觸且具有不同溫度的同一種流體間)熱量（或焓）傳遞的通用設(shè)備。應(yīng)用廣泛：在煉油、化工裝置中，換熱設(shè)備約占全部工藝設(shè)備數(shù)量的20%～40%，占總投資的30%～40%。低碳經(jīng)濟(jì)要求換熱器效率越來越高，以利于保護(hù)地球資源，改善生態(tài)環(huán)境。6.1.1換熱設(shè)備的作用按作用原理或傳熱方式直接接觸換熱器蓄熱式換熱器間壁式換熱器中間載熱體式換熱器（熱管）6.1.2換熱設(shè)備分類目錄6.3傳熱強(qiáng)化技術(shù)6.2換熱設(shè)備的分類及其特點(diǎn)6.1換熱設(shè)備(1)直接接觸式換熱器冷、熱流體直接接觸(混合)進(jìn)行熱量交換的設(shè)備。如洗滌冷卻塔、涼水塔。熱流體（氣體）冷流體(液體)熱流體（氣體）冷流體（液體）6.2換熱設(shè)備的分類及其特點(diǎn)(2)蓄熱式換熱器熱量的傳遞是借助蓄熱體(如固體填料或多孔性格子磚等)完成的。冷流體和熱流體有少量混合。6.2換熱設(shè)備的分類及其特點(diǎn)蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術(shù)(案例)蓄熱式燒嘴成對(duì)布置，相對(duì)的兩個(gè)燒嘴為一組(A、B燒嘴)。從鼓風(fēng)機(jī)出來的常溫空氣由換向閥切換進(jìn)蓄熱式燒嘴B后，在流過蓄熱式燒嘴B陶瓷小球蓄熱體時(shí)被加熱，常溫空氣被加熱到接近爐膛溫度（一般為爐膛溫度的80％~90％）。被加熱后的高溫空氣進(jìn)入爐膛后，卷吸周圍爐內(nèi)的煙氣形成一股含氧量大大低于21％的稀薄貧氧高溫氣流，貧氧高溫空氣與注入的燃料混合，實(shí)現(xiàn)燃料在貧氧狀態(tài)下燃燒；與此同時(shí)，爐膛內(nèi)的熱煙氣經(jīng)過蓄熱式燒嘴A排出，高溫?zé)釤煔馔ㄟ^蓄熱式燒嘴A時(shí)將顯熱儲(chǔ)存在蓄熱式燒嘴A內(nèi)的蓄熱體內(nèi)，然后以低于150℃的低溫?zé)煔饨?jīng)過換向閥排出。當(dāng)蓄熱體儲(chǔ)存的熱量達(dá)到飽和時(shí)進(jìn)行換向，蓄熱式燒嘴A和B變換燃燒和蓄熱工作狀態(tài)，如此周而復(fù)始，從而達(dá)到節(jié)能和降低NOX排放量等目的。蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術(shù)(案例)(3)間壁式換熱器進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體通過間壁(金屬或非金屬)隔開，互不接觸，且通過間壁將熱量由熱流體傳遞給冷流體的設(shè)備。應(yīng)用最廣泛，如管殼式換熱器和板面式換熱器。間壁式換熱器分類管式換熱器板面式換熱器其他形式換熱器：蛇管式換熱器套管式換熱器管殼式換熱器：應(yīng)用最廣纏繞管式換熱器沉浸式蛇管換熱器噴淋式蛇管換熱器螺旋板式換熱器：不易結(jié)垢板式換熱器板翅式換熱器：效率最高板殼式換熱器傘板式換熱器石墨、聚四氟乙烯、熱管換熱器這是什么？熱流體冷流體熱流體冷流體管式換熱器——通過管子壁面進(jìn)行傳熱的換熱器。蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術(shù)(案例)沉浸式蛇管噴淋式蛇管套管式換熱器管式換熱器——管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備。它在圓筒形殼體中放置了由許多管子組成的管束,管子的兩端(或一端)固定在管板上,管子的軸線與殼體的軸線平行。為了增加流體在管外空間的流速并支承管子,改善傳熱性能,在筒體內(nèi)間隔安裝多塊折流板(或其它新型折流元件),用拉桿和定距管將其與管子組裝在一起。換熱器的殼體上和兩側(cè)的端蓋上(對(duì)偶數(shù)管程而言,則在一側(cè))裝有流體的進(jìn)出口,有時(shí)還在其上裝設(shè)檢查孔,為安置測(cè)量?jī)x表用的接口管、排液孔和排氣孔等。管殼式換熱器管式換熱器——纏繞管式換熱器纏繞管式換熱器是在芯筒與外筒之間的空間內(nèi)將傳熱管按螺旋線形狀交替纏繞而成，相鄰兩層螺旋狀傳熱管的螺旋方向相反，并采用一定形狀的定距件使之保持一定的間距。纏繞管可單根繞制，也可兩根或多根組焊后繞制。適用于同時(shí)處理多種介質(zhì)、在小溫差下需要傳遞較大熱量且管內(nèi)介質(zhì)操作壓力較高的場(chǎng)合，如制氧等低溫過程中使用的換熱設(shè)備等。纏繞管式換熱器纏繞管式換熱器實(shí)物照片板面式換熱器——通過板面進(jìn)行傳熱的換熱器。其傳熱性能要比管式換熱器優(yōu)越，由于其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使流體能在較低的速度下就達(dá)到湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化了傳熱。板面式換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時(shí)，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。板面式換熱器板面式換熱器——螺旋板式換熱器。螺旋板式換熱器是由兩張平行鋼板卷制成的具有兩個(gè)螺旋通道的螺旋體構(gòu)成，并在其上安有端蓋(或封板)和接管。螺旋通道的間距靠焊在鋼板上的定距柱來保證。其結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的傳熱面積約為管殼式換熱器的2～3倍，傳熱效率比管殼式高50～100%左右；材料利用率高；流體單通道螺旋流動(dòng)，有自沖刷作用，不易結(jié)垢；可呈全逆流流動(dòng)，傳熱溫差小。板面式換熱器螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器板面式換熱器——板式換熱器板式換熱器是由一組長(zhǎng)方形的薄金屬傳熱板片和密封墊片以及壓緊裝置所組成，其結(jié)構(gòu)類似板框壓濾機(jī)。冷熱流體交替地在板片兩側(cè)流過，通過板片進(jìn)行傳熱。其在較低流速下即可達(dá)到湍流，具有較高的傳熱效率；還具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活、清洗和維修方便、能精確控制換熱溫度等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。板面式換熱器板式換熱器原理圖板式換熱器原理圖單流程多流程單邊流對(duì)角流板式換熱器板式換熱器常見的板片表面形式焊接板式換熱器——尺寸大、可承受高溫高壓，但不可拆板面式換熱器——板翅式換熱器板翅式換熱器是在兩塊平行金屬板（隔板）之間放置一種波紋狀的金屬導(dǎo)熱翅片，翅片稱“二次表面”，在其兩側(cè)邊緣以封條密封而組成單元體，對(duì)各個(gè)單元體進(jìn)行不同的組合和適當(dāng)?shù)呐帕校⒂免F焊焊牢，組成板束。把若干板束按需要組裝在一起，便構(gòu)成逆流、錯(cuò)流、錯(cuò)逆流板翅式換熱器。是目前世界上傳熱效率較高的換熱設(shè)備，其傳熱系數(shù)比管殼式換熱器大3～10倍。且結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，單位體積內(nèi)的傳熱面積幾乎是管殼式換熱器的十幾倍到幾十倍，而換熱器的重量只有同條件下管殼式換熱器的10%～65%

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板面式換熱器板翅式換熱器翅片結(jié)構(gòu)形式多股流板翅式換熱器多股流板翅式換熱器板面式換熱器——印刷線路板換熱器

印刷線路板換熱器只有主換熱面，由應(yīng)用制作印刷線路板技術(shù)制成的換熱板面組裝而成。換熱板面一般是在相應(yīng)的金屬板上用腐蝕的方法加工出所需流道，流道橫截面的形狀多為近似半圓形，其深度一般為0.1～2.0mm。把加工好的板面按一定的工藝要求組合起來，用擴(kuò)散焊連接等方法組裝在一起,即成為印刷線路板換熱器。板面式換熱器板面式換熱器——印刷線路板換熱器

其印刷線路板傳熱效率與緊湊度非常高，傳熱面積密度為650~1300m2/m3,可以承受工作壓力10~50MPa，溫度可達(dá)150~800℃，可用于非常清潔氣體、液體以及相變的換熱過程。板面式換熱器板面式換熱器——板殼式換熱器板殼式換熱器主要由板束和殼體兩部分組成，介于管殼式和板式換熱器之間的一種換熱器。板束相當(dāng)于管殼式換熱器的管束，每一板束由許多寬度不等的板管元件組成，每一根板管相當(dāng)于一根管子。其具有管殼式和板式換熱器兩者的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積包含的換熱面積較管殼式換熱器增加70%；傳熱效率高，壓力降??；與板式換熱器相比，由于沒有密封墊片，較好解決了耐溫、抗壓與高效率之間的矛盾；容易清洗，但焊接技術(shù)要求高。板面式換熱器

板殼式換熱器是板式換熱器和管殼式換熱器二者的優(yōu)化組合。板面式換熱器板殼式換熱器板束板管全焊式板殼式換熱器板面式換熱器——傘板式換熱器傘板式換熱器是用帶波紋的傘形板作為傳熱元件的換熱器。傘板換熱器是中國和瑞典在20世紀(jì)60年代初期各自獨(dú)立創(chuàng)制的,分為蛛網(wǎng)式和蜂螺式兩種。傘板式換熱器是由傘形傳熱板片和異形墊片組成,兩端加上端蓋和進(jìn)出口接管構(gòu)成。它以傘形板片代替平板片,從而使制造工藝大為簡(jiǎn)化,成本降低。傘形板式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,板片間容易密封。但由于設(shè)備的流道較小,容易堵塞,不宜處理較臟的介質(zhì)。該設(shè)備的螺旋流道內(nèi)具有湍流花紋,增加了流體的擾動(dòng)程度,故提高了傳熱效率。傘板式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊,傳熱效率高,便于拆洗等優(yōu)點(diǎn)。板面式換熱器傘板式換熱器——蜂螺式其他換熱器——熱管換熱器熱管換熱器由殼體、熱管和隔板組成。熱管作為主要傳熱元件，是一種具有高導(dǎo)熱性能的新型傳熱元件。熱管包括一根密閉的金屬管子，管子內(nèi)部裝有一定材料制的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)和載熱介質(zhì)。當(dāng)管子在加熱區(qū)加熱時(shí)，介質(zhì)從毛細(xì)結(jié)構(gòu)中蒸發(fā)出來，帶著所吸取的潛熱，通過輸送區(qū)沿溫度降低的方向流動(dòng)，在冷凝區(qū)遇到冷表面后冷凝，并放出潛熱，冷凝后的載熱介質(zhì)通過它在毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的表面張力作用，重新返回加熱區(qū)，如此往復(fù)循環(huán)，連續(xù)不斷地把熱端的熱量傳送到冷端。0熱管工作原理圖熱管熱管內(nèi)部材質(zhì)熱管端部雙層熱管——“忍者一代”散熱器

利民AXP-140（CPU）散熱器

熱管式余熱回收器1）熟悉各類換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)換熱設(shè)備有多種多樣的形式，每種結(jié)構(gòu)形式的換熱設(shè)備都有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性，有些結(jié)構(gòu)形式，在某種情況下使用是好的，但是，在另外的情況下，卻不太合適，或根本就不能使用。只有熟悉和掌握這些特點(diǎn)，并根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體情況，才能進(jìn)行合理的選型和正確的設(shè)計(jì)。換熱設(shè)備選型2）綜合分析各種影響因素，選取重要影響因素影響因素包括：①流體的性質(zhì)、壓力、溫度、壓降及其可充許范圍；對(duì)清洗、維修的要求；②材料價(jià)格及制造成本；③動(dòng)力消耗費(fèi)；④現(xiàn)場(chǎng)安裝和檢修的方便程度；⑤壁面工作溫度；⑥使用壽命和可靠性等。換熱設(shè)備選型考慮因素（流體的性質(zhì)）壓力熱導(dǎo)率腐蝕性溫度允許壓降范圍清洗維修要求材料價(jià)格使用壽命種類粘度熱敏性3）主要的選擇標(biāo)準(zhǔn)

①必須首先滿足工藝過程要求。流體經(jīng)換熱設(shè)備換熱后應(yīng)能達(dá)到進(jìn)入下一道工藝流程的參數(shù)要求；②本身應(yīng)能夠在所要求的工程實(shí)際環(huán)境下正常工作；③容易維護(hù)；④盡可能地經(jīng)濟(jì)；⑤應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的限制，綜合選擇換熱器的直徑、長(zhǎng)度、重量和換熱管結(jié)構(gòu)等。換熱設(shè)備選型由于各類換熱器的結(jié)構(gòu)型式差異很大，而且可適用的范圍亦各不相同，因此選型前必須考慮各種因素的影響，通過綜合分析比較來選擇某一種適合的結(jié)構(gòu)型式。從實(shí)際工程角度出發(fā)，一臺(tái)給定的換熱器不可能完全滿足所有條件，通常在滿足生產(chǎn)工藝的前提下，僅考慮某幾個(gè)重要影響因素進(jìn)行選型。換熱設(shè)備選型

管殼式換熱器是把若干根換熱管與管板連接形成管束，再與殼體組裝起來的一種換熱器?？梢苑譃楣潭ü馨迨健⒏☆^式、U形管式、填料函式和釜式重沸器等五大類基本結(jié)構(gòu)與類型6.2管殼式換熱器固定管板式換熱器點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊點(diǎn)擊下頁固定管板式換熱器（二）返回固定管板式換熱器（三）返回固定管板式換熱器（四）返回固定管板式換熱器（五）返回固定管板式換熱器浮頭式換熱器點(diǎn)擊點(diǎn)擊下頁浮頭式換熱器（二）返回浮頭式換熱器（三）返回浮頭式換熱器U形管式換熱器點(diǎn)擊點(diǎn)擊下頁U形管式換熱器（二）返回U形管式換熱器（三）返回填料函分流式換熱器點(diǎn)擊點(diǎn)擊下頁填料函分流式換熱器（二）返回填料函分流式換熱器（三）返回釜式重沸器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊造價(jià)低固定管板式承受較高壓力清洗、更換方便浮頭式U形管式填料函式釜式重沸器產(chǎn)生熱應(yīng)力溫差不大清洗方便無熱應(yīng)力結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高制造時(shí)密封要求高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無熱應(yīng)力布管少報(bào)廢率高承壓能力強(qiáng)軸向自由伸縮無熱應(yīng)力產(chǎn)生泄漏物料有限制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單承受高溫、高壓無熱應(yīng)力成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜清洗方便優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)管程——管殼式換熱器中流體流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相貫通部分。基本構(gòu)件有：管箱、管板、換熱管等。管程殼程——流體流經(jīng)換熱管外的通道及與其相貫通部分基本構(gòu)件有：殼體、折流板或折流桿、支撐板、縱向隔板、拉桿、防沖擋板等。殼程型式材料換熱管尺寸管排列形式及中心距管板管箱管束分程換熱管與管板連接平面形橢圓形蝶形管板結(jié)構(gòu)光管球形繞性薄管板強(qiáng)度脹強(qiáng)度焊管程結(jié)構(gòu)管板材料翅片管螺旋槽管螺紋管脹焊并用單雙三弓形圓盤-圓環(huán)旁路擋板擋管殼體折流板或折流桿縱向隔板殼程結(jié)構(gòu)防短路結(jié)構(gòu)拉桿防沖擋板中間擋板折流板

換熱面積——換熱管的外表面積。

強(qiáng)化傳熱——采用強(qiáng)化傳熱管，有：異形管，翅片管和螺紋管等。換熱管一般選用無縫鋼管，常用規(guī)格有：φ19mm、φ25mm、φ32mm、φ38mm等。常用材料有碳素鋼管、低合金鋼管、高合金鋼管、奧氏體不銹鋼焊接鋼管、銅管、鋁及其合金管、鈦管等，也允許使用螺紋管和波紋管等強(qiáng)化傳熱管。換熱管換熱管的排列應(yīng)在整個(gè)換熱器的截面上均勻地分布，要考慮換熱效率、流體性質(zhì)(是否需要經(jīng)常清洗)、制造難易等多方面因素。換熱管在管板上的排列形式主要有正三角形(圖a)、轉(zhuǎn)角正三角形(圖b)、正方形(圖c)和轉(zhuǎn)角正方形管(圖d)。換熱管排列換熱管排列形式a)正三角形b)轉(zhuǎn)角三角形c)正方形d)轉(zhuǎn)角正方形30o60o90o45o選擇管板材料時(shí)，除力學(xué)性能外，還應(yīng)考慮管程和殼程流體的腐蝕性，以及管板和換熱管之間的電位差對(duì)腐蝕的影響。當(dāng)流體無腐蝕性或有輕微腐蝕性時(shí)，管板一般采用壓力容器用碳素鋼或低合金鋼板或鍛件制造。當(dāng)流體腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，管板應(yīng)采用不銹鋼、銅、鋁、鈦等耐腐蝕材料。但對(duì)于較厚的管板，若整體采用價(jià)格昂貴的耐腐蝕材料，造價(jià)很高。工程上常采用不銹鋼+鋼、鈦+鋼、銅+鋼等復(fù)合板，或堆焊襯里。管板材料在滿足強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減少管板厚度。薄管板是指相對(duì)采用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范（如GB151《熱換熱器》、美國管式換熱器制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)TEMA）計(jì)算所得的管板厚度要薄的多的管板，一般厚度為8-20mm。目前薄管板主要有平面形、橢圓形、蝶形、球形、撓性薄管板等形式，最為常用的是平面形薄管板。管板及其結(jié)構(gòu)管板結(jié)構(gòu)薄管板結(jié)構(gòu)形式薄管板結(jié)構(gòu)形式88為保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接。強(qiáng)度脹工作原理——利用脹管器擠壓伸入管板孔中的管子端部，使管端發(fā)生塑性變形，管板孔同時(shí)產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)去掉脹管器后，管板孔彈性收縮，管板與管子間就產(chǎn)生一定的擠緊壓力，緊密地貼在一起，達(dá)到密封緊固連接的目的。脹管前后示意圖換熱管與管板的連接強(qiáng)度脹特點(diǎn)——溫度和壓力對(duì)脹接效果影響較大。隨著溫度的升高，接頭間的殘余應(yīng)力會(huì)逐漸消失，使管端失去密封和緊固能力。應(yīng)用范圍——換熱管為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過4.0MPa，設(shè)計(jì)溫度在300℃以下，操作中無劇烈振動(dòng)、無過大的溫度波動(dòng)及無明顯的應(yīng)力腐蝕等場(chǎng)合。換熱管與管板的連接強(qiáng)度焊——指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。優(yōu)點(diǎn)——焊接連接比脹接連接好，體現(xiàn)在：在高溫高壓條件下，焊接連接能保證連接的緊密性；管板孔加工要求低，可節(jié)省孔的加工工時(shí)；焊接工藝比脹接工藝簡(jiǎn)單；在壓力不太高時(shí)可使用較薄的管板。強(qiáng)度焊換熱管與管板的連接強(qiáng)度焊不足之處①引發(fā)疲勞破壞——換熱管與管板連接處在焊接時(shí)存在的殘余熱應(yīng)力與應(yīng)力集中，在運(yùn)行時(shí)可能引起應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞；②形成“間隙腐蝕”——管子與管板間存在間隙，如上圖所示，該間隙內(nèi)的液體不流動(dòng)與間隙外的液體有著濃度上的差別，很容易造成“間隙腐蝕”。換熱管與管板的連接強(qiáng)度焊(1)強(qiáng)度焊(2)強(qiáng)度焊(3)(鈦合金焊接)自動(dòng)管板焊接機(jī)頭強(qiáng)度脹脹焊并用脹焊并用——強(qiáng)度焊加貼脹、強(qiáng)度脹加密封焊。貼脹——指僅為消除換熱管與管孔之間縫隙并不承擔(dān)拉脫力的輕度脹接；密封焊——指保證換熱管與管板連接密封性能的焊接，不保證強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)度脹與密封焊相結(jié)合時(shí)，脹接承受拉脫力，焊接保證緊密性；強(qiáng)度焊與貼脹相結(jié)合時(shí)，則焊接承受拉脫力，脹接消除管子與管板間的間隙。換熱管與管板的連接脹焊并用應(yīng)用場(chǎng)合——密封性能要求較高、承受振動(dòng)或疲勞載荷、有間隙腐蝕、需采用復(fù)合管板等的場(chǎng)合問題——脹焊結(jié)合的連接中采用先脹接還是先焊接？換熱管與管板的連接焊后脹接在管內(nèi)流動(dòng)的流體從管子的一端流到另一端，稱為一個(gè)管程。在管殼式換熱器中，最常用、也是最簡(jiǎn)單的是單管程換熱器。當(dāng)工藝需要增加換熱面積，可以采用增加管長(zhǎng)或管數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)，但有所限制。合理的方法——把管束分成若干程數(shù)，使流體依次流過各程管子，既可以增加流體速度，又可以提高傳熱系數(shù)。管程分程采用多種不同的組合方式，但每一程中的管數(shù)應(yīng)大致相等，且跨程溫度相差不宜過大，以不超過20℃左右為宜，否則在管束與管板中將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。管程分程方法管程分程（1）管程分程（2）管板設(shè)計(jì)的三種基本假設(shè)1）將管板視作周邊支承條件下承受均部載荷的圓平板，應(yīng)用平板理論得出計(jì)算公式?？紤]管孔的削弱，再引入經(jīng)驗(yàn)性的修正系數(shù)。2）將管子當(dāng)作管板的固定支承而管板是受管子支承著的平板。管板的厚度取決于管板上不布管區(qū)的范圍。實(shí)踐證明，這種公式適用于各種薄管板的計(jì)算。3）將管板視為在廣義彈性基礎(chǔ)上承受均部載荷的多孔圓平板，即把實(shí)際的管板簡(jiǎn)化為規(guī)則排列的管孔削弱、同時(shí)又被管子加強(qiáng)的等效彈性基礎(chǔ)上的均質(zhì)等效圓平板。這種假設(shè)既考慮了管子的加強(qiáng)作用，又考慮了管子的削弱作用，比較全面，為多數(shù)國家采用。管板設(shè)計(jì)管板設(shè)計(jì)的基本考慮1）管束對(duì)管板撓度的約束作用，但忽略管束對(duì)管板轉(zhuǎn)角的約束作用2）管束周邊不布管區(qū)對(duì)管板應(yīng)力的影響，劃管板為兩個(gè)區(qū)。3）不同結(jié)構(gòu)的換熱器，管板邊緣連接結(jié)構(gòu)不同，考慮殼體、管箱、法蘭、封頭、墊片等元件對(duì)管板應(yīng)力的影響。管板設(shè)計(jì)思路1）管板彈性分析，將換熱器分解成封頭、法蘭、管板、螺栓、墊片等元件組成的彈性系統(tǒng)，各元件之間的相互作用用內(nèi)力表示，管板簡(jiǎn)化為彈性基礎(chǔ)上的等效均質(zhì)圓平板。但忽略管束對(duì)管板轉(zhuǎn)角的約束作用2）危險(xiǎn)工況，殼程壓力和管程壓力不能同時(shí)作用時(shí)。3）管板應(yīng)力校核4）管板應(yīng)力調(diào)整5）管板計(jì)算軟件膨脹節(jié)的作用——降低由于管束和殼體間熱膨脹差所引起的管板應(yīng)力、換熱管與殼體上的軸向應(yīng)力以及管板與換熱管間的拉脫力。起到補(bǔ)償軸向變形的作用。是否設(shè)置膨脹節(jié)的判斷——根據(jù)設(shè)計(jì)條件、換熱器各元件的實(shí)際應(yīng)力狀況，判斷是否需要膨脹節(jié)。膨脹節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算——參見GB16749《壓力容器波形膨脹節(jié)》膨脹節(jié)GB/T151-2014《熱換熱器》——是目前我國頒布的關(guān)于管殼式換熱器的國家標(biāo)準(zhǔn)，管殼式換熱器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收都必須遵循這一規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)適用的管殼式換熱器參數(shù)為：公稱直徑為DN≤4000mm；公稱壓力PN≤35MPa；公稱直徑（mm）和公稱壓力(MPa)的乘積不大于27000。管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)目錄6.3傳熱強(qiáng)化技術(shù)6.2換熱設(shè)備的分類及其特點(diǎn)6.1換熱設(shè)備增加平均傳熱